2023届高三生物第一轮复习：传统发酵技术的应用与发酵工程 课件

这是一份2023届高三生物第一轮复习：传统发酵技术的应用与发酵工程 课件，共43页。PPT课件主要包含了概念图，微生物，微生物的代谢，半固体，有氧或无氧，小分子的肽和氨基酸，甘油和脂肪酸，孢子生殖，异养需氧，ABCD等内容，欢迎下载使用。
（1）发酵的概念发酵是人们利用　　　，在适宜的条件下，将原料通过 　　　　　　 转化为人类所需要的产物的过程。
1.发酵与传统发酵技术
（1）腐乳制作①原理：蛋白质 　　　　　　　　　。脂肪 　　　　　　。②腐乳制作过程中参与的微生物：毛霉是一种丝状　　，其繁殖方式为　　　　，代谢类型是　　　　型。
2.传统发酵食品的制作
【例1】腐乳以其独特的工艺、细腻的品质、丰富的营养、可口的风味而深受广大群众的喜爱，被西方誉为东方奶酪。腐乳制作主要步骤如下：
(1)在腐乳制作过程中需接种菌种，这些菌种中起主要作用的是毛霉菌(属于真菌)，与细菌相比主要差异是________。 A.有无核糖体 B.有无细胞结构 C.有无成形的细胞核 D.有无细胞质
(2)晾制的豆腐块为毛霉菌的生长提供的主要营养物质是____________。(3)菌种是发酵的关键，如果有杂菌污染则表现出生化功能的变化从而影响腐乳品质，因此配制培养基挑选出所需的毛霉菌菌落显得尤为重要，配制的培养基是________。A.低盐的液体培养基 B.高盐的液体培养基C.低盐的固体培养基 D.高盐的固体培养基(4)根据菌落特征鉴别毛霉菌时，能够观察的菌落特征有________。(多选) A.形状 B.颜色 C.边缘 D.表面
(5)腐乳的营养丰富，是因为大分子物质经过发酵作用分解成易于消化吸收的小分子物质，下列属于水解反应的是________。①蛋白质＋水→氨基酸　②ATP→ADP　③核苷酸→核酸　④葡萄糖→乳酸 A.①② B.②③ C.①④ D.②④(6)不同的毛霉菌都能分泌脂肪酶，但研究发现以每克菌体计算，两种菌降解脂肪的能力有所不同，对此现象合理的假设是　。
两种菌分泌的酶量不同、两种菌中合成酶的基因的结构(酶结构)不同
泡菜的制作原理 菌种来源：附着在蔬菜上的________。 原理：乳酸菌的无氧呼吸。
②制作泡菜的方法步骤
(3)泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐相对含量(或数量)的变化
注　亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的。
1.为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶？
　酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用，抗生素能够将乳酸菌杀死或抑制乳酸菌的生长，因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。
2.为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不宜多吃腌制蔬菜？
在腌制过程中，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐摄入过量或在特定条件下，会危害人体健康。
4.在泡菜制作过程中营造“无氧环境”的3项措施是什么？
a.选择的泡菜坛要密封性好。b.加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料。c.盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。
3.为什么泡菜坛内有时会长一层白膜？你认为这层白膜是怎么形成的？
泡菜坛内形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也较丰富，适合酵母菌繁殖。
5.为什么泡菜坛只能装八成满？
在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，它们可进行发酵，发酵产物中有较多的CO2，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出坛外。 另外，泡菜坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。 泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。
【例2】我国最早的诗集《诗经》中有“中田有芦，疆埸有瓜，是剥是菹，献之皇祖”的诗句，其中“芦”和“瓜”是蔬菜，“剥”和“菹”是腌制加工的意思。泡菜是一种历史悠久、深受群众喜爱的传统美食。回答下列有关泡菜制作的问题： (1)制作泡菜时，为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的作用是 _______________。(2)泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行__________的过程。该过程发生在乳酸菌细胞的________中。
(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有________、____________和____________等。(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸。这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是 ，原因是_____________________________。
乳酸菌数量增多，杂菌数量减少
1.果酒与果醋制作过程的比较
发酵旺盛期的CO2产量非常大，要及时排气，防止发酵瓶爆裂
适时通过充气口充气，保证充足的氧气条件
浑浊，液面形成白色菌膜
嗅味和品尝、用酸性重铬酸钾检测酒精含量、测定pH、进行酵母菌的镜检等
嗅味和品尝、观察菌膜的形成、测定pH、进行醋酸菌的镜检等
果酒发酵为果醋发酵提供酒精
3.发酵装置及各部件的作用
注意　若用简易的发酵装置，每隔一段时间排气时只需拧松瓶盖，不要打开瓶盖。
(2)进一步鉴定①酒精发酵的结果检测：a.检测试剂：__________。b.检测条件：______。c.实验现象：呈现________。d.检验步骤：先在试管中加入________2 mL，再滴入物质的量浓度为3 ml/L的____________ 3滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的__________溶液3滴，振荡试管，观察__________。②醋酸发酵的结果检测：可通过检测和比较醋酸发酵前后的________作进一步的鉴定。
(1)利用葡萄制作葡萄酒的过程中，发挥作用的微生物是________。该微生物可通过无氧呼吸分解葡萄糖，产生的终产物是________________。
【例3】葡萄发酵可产生葡萄酒，甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵，如图所示。请回答下列问题：
(2)甲和丙同学的实验操作都存在错误，其中甲同学的错误是________________________，导致发酵中出现的主要异常现象有____________________、发酵液中酒精含量____、发酵液还可能变酸。丙同学的错误是 ，导致发酵中出现的主要异常现象是_________________________。(3)在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该操作的错误是____________。
瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口
排气时，发酵液会从排气管中流出
【例4】用百香果作材料制成的果醋具有缓解压力、消除疲劳、延缓衰老、预防动脉硬化、养颜美容的功效。如图为利用百香果制作果醋的流程图，请回答下列相关问题：
(1) 酿制百香果果酒时，并不需要对百香果进行严格的消毒处理，这是因为在______________的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物因无法适应这一环境而受到抑制。①过程往往不能长时间密封，原因是_____________________________________________________。
酵母菌无氧呼吸产生CO2，会使得装置气压增大
(2)②过程适宜的温度为__________。温度过高时，醋酸菌代谢减慢甚至死亡，根本原因是______________________________。(4)①过程转入②过程前，除改变温度外，还需调整的发酵条件是________________。要鉴定百香果果醋是否酿制成功，除可以通过观察菌膜、尝、嗅之外，还可以通过检测和比较____________________________做进一步的鉴定。
温度过高，导致酶的空间结构改变，酶的活性减弱
发酵能让食物改头换面，拥有全新的模样和味道。利用不同微生物的发酵作用制作食品历史悠久，遍布民间，称为传统发酵技术。利用传统发酵技术制作的果酒、果醋、腐乳、泡菜极大地丰富了人们的饮食。请回答下列问题：
(1)在发酵过程中，微生物的参与是关键，人类已经发现了多种用于食品发酵的细菌和真菌。在上述几种饮品及食品加工过程中，利用真菌进行发酵的是______________________ 。(2)人类使用酿制葡萄酒的微生物主要是酵母菌，酵母菌繁殖的最适温度是____________。葡萄酒呈现深红色的原因是______________________。 将葡萄酒制作成果醋时，需要改变的环境条件是_________和_______。
红葡萄皮的色素进入发酵液
将温度提高到30～35℃
(3)做酸菜鱼的“酸汤”是通过天然发酵而成的，参与该发酵过程的主要微生物是_____________。酸汤发酵初期，亚硝酸盐的含量逐渐增加，亚硝酸盐在适宜的pH、温度和一定的微生物作用等特定条件下，才会转变成致癌物_____________。出坛后的酸汤，若不及时食用，一段时间后会在其表面出现一层白膜，这是_____________（填微生物名称）繁殖引起的，与进行酸汤发酵的主要微生物相比，该微生物在结构上的最主要区别是_____________。(4)腐乳是经微生物发酵后制成的食品，多种微生物参与了该发酵过程，其中起主要作用的微生物是_____________，其产生的蛋白酶可以使腐中的蛋白质被分解为_____________。
有以核膜为界限的细胞核
发酵过程的监控和发酵条件的控制会直接影响产品的质量和产量。一方面要随时检测培养液中　　　　 　　 以了解发酵进程；另一方面要及时添加必备的　　　　 来延长菌体生长稳定期的时间，以便得到更多的发酵产品；同时要严格控制　 　　 等发酵条件，来保证产品的产量和质量。
(1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
大麦种子发芽，释放淀粉酶
酵母菌将糖转化为酒精和二氧化碳
2.啤酒的工业化生产流程
(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
①生产传统的发酵产品。 ②生产各种各样的　　　　　。 ③生产　　　。(2)在医药工业上的应用 ①获得具有　　　　 生产能力的微生物。 ②直接对　　 进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。 ③利用基因工程，将病原体的　　　　　　　　 基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。
(1)在食品工业上的应用
(3)在农牧业上的应用：生产微生物　　　　　　　　。(4)其他方面的应用 ①利用纤维废料发酵生产 　　　　　 等能源物质。 ②极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产　　　，嗜低温菌有助于提高 　　　　　 的产量。
　　教材隐性知识：源于选择性必修3 P27“异想天开”：单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物　　。其不仅含有丰富的　　　 ，还含有糖类、　　 和维生素等物质。
①青霉素发酵是高耗氧过程，如何能够在发酵过程中给微生物持续高效地供氧呢？(提示：血红蛋白具有携带O2的能力。)
答案　可以用基因工程的方法，将血红蛋白基因转入青霉素生产菌来提高菌体对氧的吸收和利用率。
②在青霉素发酵过程中，总有头孢霉素产生。人们通过对青霉素生产菌代谢途径的研究发现，在青霉素与头孢霉素的合成过程中，它们有一个共同的前体，这个前体经过两种不同酶的作用分别合成两个产物。如何改造青霉素生产菌使其只生产青霉素，或者只生产头孢霉素呢？
可以对两种酶的基因进行改造或敲除其中一种酶的基因，从而使青霉素生产菌只生产一种产物。
③引起全球新冠肺炎大流行的元凶是新冠病毒，利用发酵工程相关知识，如何大量生产新冠病毒疫苗？
可将新冠病毒的抗原基因转入某种微生物体内，再通过发酵工程大量生产新冠病毒疫苗。
例3.(2022·天津静海区期中)如图所示为发酵工程生产产品的流程图，据图回答：
(1)若能生产人生长激素的工程菌是通过①培育的，①应该是_________；若高产青霉素菌种是通过②培育的，②应该是________。
(2)根据培养基的用途，可以将它们分为_____ 培养基和_____ 培养基。各种培养基的具体配方不同，但一般都含有________________________等营养成分。培养基在使用之前进行 。
高压蒸汽灭菌法(湿热灭菌法)
(3)整个过程的中心环节是_________，在该时期要随时取样检测培养基中的______________________等。同时，要严格控制 等发酵条件，因为环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物________的形成。
(4)在发酵过程中要不断搅拌的目的是：①___________；②___________________________________________。(5)发酵产品分离、提纯时要根据产品的类型不同选择合适的方法。如果发酵产品是菌体本身，常常采用____________等方法分离、提纯；如果发酵产品是微生物的代谢物，还要根据____________采取适当的方法分离、提纯。
使菌种与培养液充分接触，提高原料的利用率
（2022湖南）黄酒源于中国，与啤酒、葡萄酒并称世界三大发酵酒。发酵酒的酿造过程中除了产生乙醇外，也产生不利于人体健康的氨基甲酸乙酯（EC）。EC主要由尿素与乙醇反应形成，各国对酒中的EC含量有严格的限量标准。回答下列问题:（1）某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a是_______，工艺b是_______（填“消毒”或“灭菌”），采用工艺b的目的是____________________。
杀死黄酒中的微生物，防止杂菌污染，延长其保存期
（2）以尿素为唯一氮源的培养基中加入 指示剂，根据颜色变化，可以初步鉴定分解尿素的细菌。尿素分解菌产生的脲酶可用于降解黄酒中的尿素，脲酶固定化后稳定性和利用效率提高，固定化方法有 （答出两种即可）。
化学结合法、包埋法、物理吸附法
（3）研究人员利用脲酶基因构建基因工程菌L，在不同条件下分批发酵生产脲酶，结果如图所示。推测________是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素，理由是__________________。
图中pH随着培养时间的延长而下降，脲酶的活力最大值明显比右图在pH稳定在6.5左右的环境下脲酶活力的最大值小 ，故影响脲酶活力的关键因素使pH.